有機化学（McMurry）

引用

McMurry, J. E. (2023). Organic Chemistry: A Tenth Edition. OpenStax, Rice University. Free official edition: https://openstax.org/details/books/organic-chemistry

章の要約

本書は31章、第18章と第19章の間に置かれた短い予告エッセイ、4つの付録、解答集から成る。各章は「Why This Chapter?」（なぜこの章か）という短い段落で始まり、Chemistry Matters のエッセイ、Key Terms（重要用語）、Summary（要約）、問題で終わる。反応を多く扱う章には Summary of Reactions（反応のまとめ）が加わる。序文によれば、本書は2学期制の入門有機化学コース向けで、官能基ごとに構成されており、受講者に多い生物学系・医学部進学課程の学生のために生物学的な例が加えられている。

第1～2章：構造と結合；極性共有結合、酸と塩基

原子軌道、電子配置、原子価結合法と分子軌道法による記述、sp³・sp²・sp 混成、縮約構造式と骨格構造式の描き方を復習する。第2章では結合の極性、形式電荷、共鳴構造、ブレンステッド–ローリー酸とルイス酸、pKa に基づく酸塩基反応の予測、非共有結合性相互作用を扱う。

第3～5章：有機化合物：アルカンとその立体化学；有機化合物：シクロアルカンとその立体化学；四面体中心の立体化学

アルカンを題材に、官能基、異性体、IUPAC 命名法、配座（ニューマン投影式）を導入する。第4章は環に移り、シス–トランス異性、環ひずみ、いす形シクロヘキサンのアキシアル位とエクアトリアル位を扱う。第5章はキラリティーを詳しく論じる。R/S 表示、ジアステレオマー、メソ化合物、光学分割、プロキラリティーである。

第6～9章：有機反応の概観；アルケン：構造と反応性；アルケン：反応と合成；アルキン：有機合成入門

第6章は本書の残りの土台となる枠組みを示す。反応の種類、極性機構とラジカル機構、曲がった矢印、自由エネルギー、エネルギー図、遷移状態と中間体である。第7章はアルケンの構造、E/Z 表示、求電子付加、マルコフニコフ則、ハモンドの仮説を扱う。第8章はアルケンの反応（ハロゲン化、オキシ水銀化またはヒドロホウ素化による水和、水素化、エポキシ化、開裂、カルベン）を概観する。第9章はアルキンを使って有機合成の計画を初めて紹介する。

第10～11章：有機ハロゲン化物；ハロゲン化アルキルの反応：求核置換と脱離

第10章はハロゲン化アルキルの合成、グリニャール試薬、カップリング反応、酸化と還元を扱う。第11章は前半の機構面の中心で、SN2、SN1、E2、E1、E1cB、それらの生体内での対応反応、そして各経路がどのような場合に予想されるかを示す11.12節から成る。

第12～14章：構造決定：質量分析と赤外分光法；構造決定：核磁気共鳴分光法；共役化合物と紫外分光法

質量分析と IR（第12章）、DEPT を含む ¹H・¹³C NMR（第13章）が、それだけで完結した分光法の単元を成す。第14章は反応性に戻り、共役ジエン、速度論支配と熱力学支配、ディールス–アルダー反応、ジエン重合体、紫外分光を扱う。

第15～16章：ベンゼンと芳香族性；ベンゼンの化学：求電子芳香族置換

芳香族性とヒュッケル則（4n + 2）を述べたのち、求電子置換（臭素化、ニトロ化、フリーデル–クラフツ反応）、置換基効果、求核芳香族置換、ベンザイン、多置換ベンゼンの合成を扱う。

第17～18章：アルコールとフェノール；エーテルとエポキシド、チオールとスルフィド

アルコール（還元、グリニャール付加、酸化、保護）、フェノール、エーテル、エポキシドの開環、チオールとスルフィドを扱い、各章に分光法の節がある。続く短い「Preview of Carbonyl Chemistry」（カルボニル化学の予告）が、次の5章に先立ってカルボニル化合物の種類と一般的な反応を紹介する。

第19～23章：アルデヒドとケトン：求核付加反応；カルボン酸とニトリル；カルボン酸誘導体：求核アシル置換反応；カルボニルのα置換反応；カルボニル縮合反応

カルボニルのブロックである。各章の要約はこれらをカルボニル反応の4つの基本型として示し、予告エッセイがその見取り図になっている。第19章にはイミン、アセタール、ウィッティヒ反応、共役付加が含まれ、第22～23章はエノール、エノラート、およびアルドール反応、クライゼン反応、マイケル反応、ロビンソン環化を扱う。

第24章：アミンと複素環

アミン、アリールアミン、複素環アミンの命名、塩基性、合成、反応。

第25～29章：生体分子：糖質；生体分子：アミノ酸、ペプチド、タンパク質；生体分子：脂質；生体分子：核酸；代謝経路の有機化学

これらの章は、アノマー、ペプチドの配列決定と合成、ステロイド、複製と PCR を扱い、続いて解糖系、クエン酸回路、β酸化を通常の有機反応機構によって説明する。

第30～31章：軌道と有機化学：ペリ環状反応；合成高分子

電子環状反応、環化付加、シグマトロピー転位と、その立体化学を支配する軌道の規則を扱い、続いて連鎖重合体と逐次重合体、チーグラー–ナッタ触媒、オレフィンメタセシスを扱う。

主要概念

第1～5章：結合、酸と塩基、分子の形

• 混成とσ結合・π結合：炭素は単結合、二重結合、三重結合のどれをつくるかに応じて sp³、sp²、sp 軌道を使う。
• 共鳴と pKa：電子の位置だけが異なる構造。pKa の値を用いた酸塩基反応の予測。
• 配座と環ひずみ：ねじれ形と重なり形の配置、ひずみのないシクロヘキサンのいす形。
• キラル中心と R/S 配置：鏡像異性体、ジアステレオマー、メソ化合物の起源。

第6～11章：反応機構

• 曲がった矢印による機構：求核剤から求電子剤への電子の移動。
• 自由エネルギーと遷移状態：ΔG、活性化エネルギー、反応エネルギー図。
• マルコフニコフ則とハモンドの仮説：より安定なカルボカチオン中間体が生じる理由。
• SN2、SN1、E2、E1、E1cB：速度論、立体化学、条件によって区別される5つの経路。

第12～16章：分光法と芳香族化学

• 化学シフトとスピン–スピン分裂：¹H NMR スペクトルが与える情報。
• ディールス–アルダー反応：ジエンとジエノフィルの環化付加。
• 芳香族性（4n + 2）と、求電子芳香族置換における置換基効果。

第17～24章：官能基とカルボニル化学

• 求核アシル置換：酸ハロゲン化物、酸無水物、エステル、アミドに共通の経路。
• エノラートイオン：アルキル化と縮合反応の背後にある求核剤。
• アルドール反応、クライゼン反応、マイケル反応：炭素–炭素結合を形成する縮合反応。
• アミンの塩基性と、アリール置換によるその低下。

第25～31章：生体分子、ペリ環状反応、高分子

• 糖質のアノマーとフィッシャー投影式、ペプチド結合とメリフィールド合成。
• ウッドワード–ホフマン則：軌道の対称性がペリ環状反応の立体化学を支配する。
• 連鎖重合体と逐次重合体。

批判的分析

長所

• **たどりやすい官能基ごとの構成。**5章の基礎と、反応の原理を扱う1章の後、本書はアルケン、アルキン、ハロゲン化物、芳香族、アルコール、カルボニル、アミンと官能基ごとに進むので、学生は関係する官能基から反応を探せる。序文は、官能基を軸とする方針と目次が従来の版から引き継がれていると述べている。
• **機構が必要になる前に教えられる。**第6章は、個別の反応に先立って曲がった矢印、エネルギー図、極性経路とラジカル経路を導入し、第11章の最後の節は、生成物の予測を扱う例題とともに、5つの置換・脱離経路を結び付けている。
• **多様な問題が数多くある。**序文は本文中と章末を合わせて1,800題を超える問題があると数え、方針と解答を示す例題、Visualizing Chemistry の問題、機構の問題を挙げている。多くの章は Summary of Reactions で終わる。
• 生物学的な文脈。「Why This Chapter?」の導入文と生体分子の章は、生物学系・医療系志望の学生に向いている。
• **無料で改変可能。**本書は CC BY-NC-SA ライセンスで公開され、序文は Study Guide と Student Solutions Manual が別立てになり、オープンライセンスのデジタル版になったと述べている。

短所

• **分量。**PDF は1,245ページ、31章に及ぶため、2学期のコースでは取捨選択が必要になる。末尾のペリ環状反応と高分子の章が自然な削減対象である。
• **章末問題の解答は本書にない。**巻末の解答集（Answer Key）は章内の問題を対象としている。追加問題については、序文が別売りの Student Solutions Manual を案内している。
• **反応は機構の種類ではなく官能基ごとに分類されている。**似た段階が異なる章に繰り返し現れるため、学生は機構のパターンを自分でまとめる必要がある。各章の要約と11.12節が助けになる。
• **合成計画に特化した章がない。**合成は第9章で導入され、置換ベンゼンについては16.10節で再び取り上げられるが、目次に逆合成の章はない。

本書で扱う応用

各章は、身近な話題や工業の話題を扱う短い Chemistry Matters のエッセイで終わる。有機食品とリスク、ガソリン、キラル医薬品、エタノール、ビタミンC、β-ラクタム系抗生物質、スタチン系薬剤、分解性高分子などがある。

コースにおける位置づけ

マクマリーは、この一覧では2学期の入門コース向けの主教材であり、オンラインで無料で読める。Clayden, Greeves, Warren の Organic Chemistry はより大部（1,234ページ、43章）で、出版社によれば説明的、機構的、証拠に基づくという3つの方針に立っている。章の順序は官能基よりも考え方と反応の型に沿っており（第6章がカルボニル付加、第7章が非局在化、第28章が逆合成）、同じコースを別の角度から見る手がかりになる。David Klein の Organic Chemistry as a Second Language は第1学期の演習用の副読本で、マクマリーのような本格的な教科書と併用することを想定している。Graham Patrick の Organic Chemistry: A Very Short Introduction は、コース用教科書ではなく簡潔な概観である。

Carey ほかの Advanced Organic Chemistry: Part A と Anslyn・Dougherty の Modern Physical Organic Chemistry は、構造と機構を扱う大学院レベルの本である。

本書の使い方

第1章は「一般化学の授業で思い出されるかもしれない」内容に言及しているので、一般化学の知識が前提となる。第1～2章は復習であり、結合や酸塩基の考え方に自信のある学生は読み飛ばしてよい。序文は、生物学や医学部進学課程の学生が多い2学期制のコースを対象としている。

進め方の一例：第1～11章を、第1学期の土台として順に読む。第12～13章（分光法）は、コースが構造決定に達した時点で読む。続いて第14～18章に進む。後半の第19～24章は、Preview of Carbonyl Chemistry を読んでから取りかかるのがよい。第25～29章は生化学に重点を置くコースに向き、第30～31章は任意である。各章では、まず「Why This Chapter?」と Summary を読み、本文中の問題はすぐに解く（Answer Key が対応している）。追加問題と Visualizing Chemistry の問題は復習用にとっておき、無料の Study Guide と Student Solutions Manual で確認する。反応機構は自分の手で描き直すこと。

版と出典

本ガイドは、OpenStax の無料版 Organic Chemistry: A Tenth Edition（CC BY-NC-SA 4.0）に基づく。https://openstax.org/details/books/organic-chemistry からリンクされている公式 PDF を読んだ。献辞と序文、目次全体、31章それぞれの「Why This Chapter?」の導入、節の見出し、Chemistry Matters のエッセイの題名、Key Terms と Summary、Preview of Carbonyl Chemistry、解答集を読み、1.1～1.2節と11.12節は全文を読んだ。